Моделирование обмена, переноса и поглощения фосфора и калия в корнеобитаемом слое почвы

• Автор: Терлеев, Виталий Викторович
• Шифр специальности: 06.01.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 322 с. : ил

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ
1. Моделирование подвижности и биологической доступности питательных веществ в почве (литературный обзор)

1.1. Термодинамические принципы моделирования почвенных процессов

1.1.1. Почва как термодинамическая система

1.1.2. Совместный перенос влаги и растворенного вещества в почвенной толще

1.1.3. Конвективная диффузия и гидродинамическая дисперсия вещества в почве

1.2. Уравнение неразрывности потока вещества в

почве
1.3. Почвенный фосфор
1.3.1. Состояние и трансформация соединений фосфора
в почве
1.3.2. Почвенное питание растений фосфором
1.4. Почвенный калий
1.4.1. Состояние и трансформация соединений калия в почве
1.4.2. Почвенное питание растений калием
1.5. Механизмы поглощения питательных веществ растениями
1.6. Моделирование поступления элементов минерального питания в корневую систему растений
2. Построение модели динамики почвенной влаги
2.1. Водоудерживающая способность почвы
2.1.1. Моделирование водоудерживающей способности почвы на основе логнормального закона распределения почвенных капиллярных пор по размерам
2.1.2. Формы представления моделей ОГХ почвы
2.1.3. Идентификация параметров моделей дифференциальной влагоемкости и ОГХ почвы по данным прямых измерений ее
водоудерживающей способности

2.1.4. Идентификация параметров моделей ОГХ почв с
использованием агрогидрологических "констант" и агрофизических показателей
2.2. Влагопроводность почвы
2.3. Расчет динамики влаги в корнеобитаемом слое
почвы, транспирации и физического испарения с поверхности почвы
2.3.1. Динамика влаги в корнеобитаемом слое почвы
2.3.2. Транспирация и физическое испарение с
поверхности почвы
3. Построение модели почвенного питания растений
3.1. Постановка за дачи в общем виде
3.2. Исследование и моделирование обмена калия и
сорбции-десорбции фосфора в почве
3.2.1. Изотерма обмена калия в почве
3.2.2. Изотерма сорбционно-десорбционного равновесия и кинетика сорбции-десорбции
фосфора в почве
3.3. Динамика фосфора в корнеобитаемом слое почвы
и накопление этого элемента растительной биомассой
3.4. Динамика калия в корнеобитаемом слое почвы и
накопление этого элемента растительной биомассой
4. Полевой опыт с культурой ярового ячменя,
идентификация и верификация модели почвенного питания растений фосфором и калием (объект, методы и результаты исследований)
4.1. Параметры почвы
4.2. Параметры растений
4.3. Идентификация и верификация модели
почвенного питания растений фосфором и калием
ЗАКЛЮЧЕНИЕ (Результаты, выводы, рекомендации, пути
дальнейшего развития исследований)
СПИОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ (Акт внедрения)
Введение
Актуальность проблемы
Разработка информационных энерго- и ресурсосберегающих технологий в области химизации земледелия относится к числу наиболее приоритетных направлений современной сельскохозяйственной науки. Научная ценность и практическая значимость, а также конкурентоспособность разрабатываемых агротехнологий на рынке наукоемкой продукции во многом определяются уровнем теоретического обоснования (количественного описания) агроэкосистемы (или ее части) как объекта исследования или воздействия (регулирования, управления, оптимизации). Важнейшим элементом передовых информационных агротехнологий - их "интеллектуальным ядром" - является математическая модель, описывающая агроэкосистему (или ее часть) с позиций современных представлений о закономерностях явлений и процессов в этой системе с учетом влияния на нее факторов естественного и антропогенного происхождения. Исследование и моделирование почвенных процессов в агроэкосистеме, а также поиск путей регулирования и оптимизации баланса химических соединений в этой системе с учетом экологических последствий применения агрохимикатов в значительной мере опираются на достижения в различных отраслях науки, таких как: агропочвоведение, агрохимия, агрофизика, агроэкология, почвенная гидрохимия, математическое моделирование и др. К числу наиболее актуальных проблем относятся: 1) теоретическое обоснование (количественное описание) обмена, переноса и поглощения элементов минерального питания растений в корнеобитаемом слое почвы при использовании удобрений в различных почвенно-климатических условиях;

1.3. Почвенный фосфор
Общее содержание фосфора в земной коре составляет приблизительно 0.12% от ее массы. Пул фосфатов в почвах достигает 0.50% и более. Для запаса, а также форм соединений фосфора в почвах разных генетических типов характерны черты зональности, что обусловлено воздействием естественных и техногенных факторов на почвообразовательный процесс (Аскинази, 1949; Адерихин, 1970; Блэк, 1973; Гинзбург, 1981; Tiessen et al. 1984). Фосфор относится к макроэлементам минерального питания растений. Известно, что не более 20% запасов почвенных фосфатов доступны растениям. Остальная часть фосфора в почве обычно представлена малодоступными или недоступными для растений соединениями (Блэк, 1973; Ковда, 1976; Барбер, 1988).
1.3.1. Состояние и трансформация соединений фосфора в почве
Соединения фосфора в почве можно разделить на четыре большие группы: 1) фосфор органического вещества почвы; 2) фосфор аморфных и кристаллических почвообразующих минералов; 3) фосфор почвенного раствора; 4) фосфор, поглощенный неорганическими компонентами почвы (Барбер, 1988; Reddy et al., 1998).
Фосфор органического вещества почвы
Происхождение органических соединений фосфора почвы тесно связано с жизнедеятельностью высших и низших организмов, а также с разложением их остатков и продуктов жизнедеятельности этих организмов (McGill and Cole, 1981; Stewart and Tiessen, 1987). В зависимости от запаса органического вещества в почве пул органофрсфатов обычно составляет 5.. .95% от валового